DE1104278B - Hydraulische Steuerung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuerung mit einem vorzugsweise elektrisch oder elektromotorisch betätigten Hilfssteuerschieber und einem von diesem gesteuerten Hauptsteuerschieber.

Bekannt ist es, an automatischen Steuerungen zusätzlich Mittel vorzusehen, mit denen diese, z. B. im Gefahrfalle, auch von Hand zu betätigen sind. Diese Betätigungsarten ergänzen sich jedoch nicht, sondern die Handbetätigung macht die vorhergegangene Betätigung unwirksam.

In einer anderen bekanntgewordenen Anordnung läßt sich eine automatische Steuerung durch eine zusätzliche, willkürlich zu betätigende Handsteuerung übersteuern. Hierzu ist ein hydraulischer Motor vorgesehen, der von einem Steuerschieber gesteuert wird, der seinerseits über einen Differentialschieher mit dem Kolben des hydraulischen Motors verbunden ist. Der Differentialschieber ist außerdem an einem Handbetätigungshebel angeschlossen und kann durch diesen betätigt werden. Bei automatischem Betrieb stellt sich über den Differentialschieber Gleichgewicht zwischen dem Steuerschieber und dem hydraulischen Motor ein, d. h., eine Verschiebung des Steuerschiebers wird durch eine daraufhin erfolgende Verschiebung des Kolbens des hydraulischen Motors kompensiert.

Diese Einrichtung hat jedoch den schwerwiegenden Nachteil, daß vor Bedienung des Handhebels ein elektrischer Schalter betätigt werden muß, der auch bei Loslassen des Handhebels zu schalten ist, da sonst die automatische Wirkungsweise der Anlage gestört wird.

Bei Pressen, Nietmaschinen, auch Bremszylindern, für die als Druckmittel Dampf, Preßwasser oder Druckluft dient, ist vielfach eine für den jeweiligen Arbeitsdruck, d. h. von Null bis zum Höchstdruck, leicht veränderliche Einstellung notwendig. Um diese Einstellung ohne Schwierigkeiten vornehmen zu können, wird eine Steuereinrichtung verwendet, in der Steuerschieber und Hilfskolben zwar getrennt geführt, jedoch miteinander verbunden sind". Der Hilfskolben ruht in einem verstellbaren Zylinder und wird in diesem einseitig durch eine Feder belastet. Andererseits steht der Hilfskolben mit dem Arbeitsdruck in Verbindung. Durch Verschieben des verstellbaren Zylinders werden, infolge der Kraft der Feder, der Hilfskolben und der Steuerschieber zugleich verstellt, so daß das Druckmittel in einen Arbeitszylinder einströmen kann. Durch die dadurch bedingte Druckerhöhung wird der Hilfsschieber beeinflußt, der über den Hauptschieber den Druckmittelzufluß wieder schließt, bis durch erneutes Verschieben des verstellbaren Zylinders sich der Vorgang so lange wiederholt, bis der Steuerschieber den Druckmittelzufluß voll öffnen kann.
Zwar findet in dieser Anordnung ein Zusammenwir-Hydraulische Steuerung

Anmelder:

Lear, Incorporated,
Santa Monica, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 9. Oktober 1956

Dale Henry DeMott, Los Angeles, Calif.,

und Robert Lee Lieberman,

West Los Angeles, Calif. (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt worden

ken zweier Verstellkräfte zur Steuerung des Druckmittelzuflusses in einem Arbeitszylinder statt, diese wirken jedoch im Sinne einer Rückführung gegeneinander.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steueranordnung zu schaffen, die eine Beeinflussung des nachgeschalteten und zu steuernden Gerätes durch zwei voneinander unabhängige Eingangskräfte gestattet, von denen die eine der anderen Eingangskraft übergeordnet ist. Eine solche Steueranordnung ist beispielsweise in Flugzeugen von Vorteil, wo die automatische Steuerung der Leitflächen zusätzlich noch durch eine Betätigung des Steuerknüppels beeinflußbar sein muß.

Eine Besonderheit der Aufgabe besteht darin, daß durch eine Steuereinrichtung mit einem Hauptsteuerschieber und einem vorzugsweise elektrisch elektromotorisch zu betätigenden HilfsSteuerschieber Eingangskräfte sehr unterschiedlicher Größenordnung addiert werden sollen.

Gelöst wird die Aufgabe durch einen weiteren, vorzugsweise mechanisch betätigten Steuerschieber, dessen Durchgangskanäle mit den Kanälen des Haupt-

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Steuerschiebers derart in Verbindung stehen, daß die fernt wie die Bunde 74 und 76 des Hauptsteuerschie-

Steuerung des Verbrauchers in Abhängigkeit von den bers 72, und diese liegen sich in neutralen Stellungen

Stellungen des Hauptsteuerschiebers und/oder des des Hauptsteuerschiebers 72 und des Steuerschiebers

zweiten Steuerschiebers erfolgt. Der zweite Steuer- 64 gegenüber. Ferner sind Bohrungen 110 und 112 in

schieber hat dabei die Form einer Buchse, die den 5 den Abschnitten 82 und 84 des Hauptsteuerschiebers

Hauptsteuerschieber konzentrisch umgibt. In vorteil- 72 vorgesehen und mittels eines Kanals 114 miteinan-

hafter Weise sind der Hilfsschieber, der Hauptsteuer- der verbunden.

schieber und der zweite Steuerschieber in einem ge- Die Buchse 20 in der Kammer 16 ist mit drei Boh-

meinsamen Gehäuse untergebracht. rungen 116, 117, 118 versehen. Steht der Hilfsschie-

Es zeigt ίο ber 22 nach Fig. 1 innerhalb der Buchse 20, ist die

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Steuerung nach der Bohrung 117 durch den Bund 26 verdeckt, und die

Erfindung, Bohrungen 116, 118 liegen im Bereich der Abschnitte

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 nach 30, 32. Die Bohrungen 116 und 118 stehen in Verbin-

Fig. 1, dung mit den die Abschnitte 98 und 100 des Steuer-

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 nach 15 Schiebers 64 umgebenden Zwischenräumen, und damit

Fig. 1. mit den die Abschnitte 80, 82 des Hauptsteuerschie-

Die Steuerung nach der Erfindung besitzt ein Ge- bers 72 umgebenden Räumen. In ähnlicher Weise häuse 10, das an seinen gegenüberliegenden Enden mit steht die Bohrung 117 in Verbindung mit der Bohrung Endkappen 12, 14 versehen ist. Es weist ein Paar zy- 109 im Abschnitt 101 des Steuerschiebers 64.
lindrischer Kammern 16, 18 auf. Innerhalb der Kam- 20 Im Gehäuse 10 sind vier Anschlüsse 121, 122, 123 mer 16 ist eine Buchse 20 befestigt, innerhalb derer und 124 vorgesehen. Die Hülse 62 weist Kanäle auf, ein Hilfsschieber 22 gleitbar angeordnet ist. Dieser durch die die Anschlüsse 121 und 123 in Verbindung weist drei Bunde 24, 26 und 28 auf, zwischen welchen mit den Abschnitten 97 und 99 des Steuerschiebers 64 Abschnitte 30, 32 verminderten Durchmessers ange- und damit auch mit den Durchgangskanälen 105 und ordnet sind. Eine Stange 34 verbindet ein Ende des 25 107 stehen, die zu den Bunden 74 und 76 des Haupt-Hilfsschiebers 22 mit einem Hebel 36, der in einer Steuerschiebers 72 führen. In ähnlicher Weise stehen mit beiden Kammern 16, 18 in Verbindung stehenden die Anschlüsse 122 und 124 in Verbindung mit den Aussparung 38 angeordnet ist, deren Verschluß die Abschnitten 98 und 100 des Steuerschiebers 64 und Endkappe 12 bildet. Der Hebel 36 ist gelenkig mit damit über die Durchgangskanäle 106 und 108 in Vereiner Welle 40 (s. Fig. 2) verbunden, die sich quer 30 bindung mit den Abschnitten 80 und 82 des Hauptdurch das Gehäuse 10 und die Aussparung 38 er- Steuerschiebers.

streckt; für diesen Zweck ist der Hebel 36 an einer an Ferner sind Verbindungen vorgesehen, durch die die

der Welle 40 befestigten Nabe 41 fest angebracht. Die Kammer 38 mit den Enden des Steuerschiebers 64 in

Welle 40 erstreckt sich durch eine zweite Aussparung Verbindung steht. Für diesen Zweck ist die Scheibe 60

42, wo eine Nabe 44 an ihr befestigt ist. Ein Hebel 46 35 mit einem Paar von Bohrungen 126, 127 versehen. Sie

ist an der Nabe 44 und am gegenüberliegenden Ende weist auch ein Paar Bohrungen 128, 129 auf, die sich

an einer Welle 48 befestigt, die sich in Längsrichtung von der Aussparung 38 zu einer ringförmigen Nut

bewegen kann, um die Welle 40 in Abhängigkeit von 130 in ihrer inneren Oberfläche erstrecken (s. Fig. 3).

elektrischen Signalen zu beeinflussen; hierfür kann die Ein Kanal 132 erstreckt sich in Längsrichtung durch

Welle 48 mit einem Motor 50 verbunden sein, an den 40 die Hülse 62 zwischen der Nut 130 und dem Raum

über die Leitungen 52 elektrische Signale angelegt zwischen der Stange 66 und der Hülse 62. Ferner steht

werden. der Kanal 132 in Verbindung mit dem Rücklauf-

Eine Scheibe 60 ist durch Einschrauben im Ende anschluß 122; somit werden die Enden des Steuer-

der Kammer 18 angrenzend an die Aussparung 38 be- Schiebers 64 vom Druck entlastet,

festigt. Innerhalb der Kammer 18 ist eine Hülse 62 45 Ein O-Ring 140 ist zwischen der Wandung d der

fest angeordnet, die sich zwischen der Scheibe 60 und Kammer 16 und einem Einsatz 142 angeordnet, der

der Endkappe 14 erstreckt. Innerhalb der Hülse 62 ist von der Endkappe 14 gehalten wird,

ein buchsenförmiger Steuerschieber 64 angeordnet, der Ein weiterer O-Ring 144 ist in der Endkappe 12

am Ende mit einer Stange 66 verschraubt ist. Die Ab- angeordnet. Rund um die Welle 40 ist zwischen den

dichtung zwischen diesen Teilen erfolgt durch einen 50 Aussparungen 38 und 42 noch eine weitere, nicht ge-

O-Ring 67. Eine Unterlegscheibe 68 ist zwischen den zeigte Dichtung vorgesehen.

Teilen 66 und 64 angeordnet. Ein O-Ring 70 dichtet Um das Arbeiten der Steuerung zu veranlassen,

nach außen ab. wird durch den Anschluß 124 Druckmittel, z. B. Öl,

Innerhalb des Steuerschiebers 64 ist ein Haupt- zugeführt, während der Anschluß 122 zum Rücklauf

Steuerschieber 72 gleitbar angeordnet. Dieser weist 55 führt. Somit umgibt, unter der Annahme, daß sich die

drei Bunde 74, 76 und 78 auf, die durch Abschnitte 80 Teile in der Fig. 1 veranschaulichten Ausgangslage

und 82 verminderten Durchmessers voneinander ge- befinden, Druckmittel die Abschnitte 32, 82 und 84

trennt sind. Ein Abschnitt 84 erstreckt sich vom Bund der entsprechenden Schieber, während die Abschnitte

74 aus durch die Scheibe 60 in die Aussparung 38. 30 und 80 der entsprechenden Schieber unter Nieder-

Eine kurze Hülse 86 umgibt den Abschnitt 84. Inner- 60 druck stehen.

halb der Aussparung 38 ist das innere Ende einer Dann bewirkt jede Bewegung des Hilfsschiebers aus

Spiralfeder 88 am Ende des Abschnittes 84 befestigt. seiner Ausgangslage heraus einen Ölfluß zwischen dem

Das äußere Ende dieser Feder ist an der Nabe 41 fest- Hilfsschieber und der Stirnseite des Abschnitts 78

gemacht. (rechts in Fig. 1) des Hauptsteuerschiebers 72. Es sei

Der Steuerschieber 64 weist sechs Bunde 91, 92, 93, 65 angenommen, es solle eine Eingangskraft über die

94, 95, 96 auf, zwischen denen Abschnitte 97, 98, 99, Welle 48 übertragen werden, die die Stange 46 nach

100, 101 mit vermindertem Durchmesser liegen. außen bewegt und eine Drehung der Welle 40 ent-

Durchgangskanäle 105, 106, 107, 108, 109 erstrecken gegen dem Uhrzeigersinn bewirkt, wodurch der Hilfs-

sich durch die Abschnitte 97, 98, 99, 100, 101. Die schieber 22 in Fig. 1 nach links bewegt wird. Dies

Kanäle 105 und 107 sind gleich weit voneinander ent- 70 setzt die Bohrung 117 dem den Abschnitt 32 umgeben-

ι iü4 ζ/α

den Druckmittel aus, worauf dieses durch den Durchgangskanal 109 geleitet wird, um auf die Stirnseite 78 des Hauptsteuerschiebers zu wirken.

Das Druckmittel umgibt auch den Abschnitt 84 zwischen der Hülse 86 und dem Bund 74. Der Durchmesser des Abschnittes 84 ist derart, daß die Fläche des Bundes 74, auf die das Druckmittel wirkt, die Hälfte der Stirnfläche des Bundes 78 am gegenüberliegenden Ende des Hauptsteuerschiebers ist. Somit besteht bei Aufbringen von Druckmittel gegen beide Enden des Hauptsteuerschiebers eine nach links wirkende Kraft.

Diese daraus resultierende Bewegung des Hauptsteuerschiebers 72 findet in derselben Richtung statt wie die des Hilfsschiebers 22 und bewirkt über die Feder 88 eine Rechts drehung der Welle 40, um den Hilfsschieber 22 wieder in seine ursprüngliche Lage zurückzubringen.

Befindet sich der Hauptsteuerschieber ursprünglich in einer derartigen Stellung, daß die Bunde 74 und 76 den Durchgangskanälen 105 und 107 gegenüberliegen, so wird seine Bewegung nach links dem Durchgangskanal 105 rücklaufendes Druckmittel vom Abschnitt 80 zuführen, und der Durchgangskanal 107 empfängt das den Abschnitt 82 umgebende Druckmittel. Somit ergibt sich ein Druckmittelfluß zwischen den Anschlüssen 121 und 123 zu einem Verbraucher.

Ist der Hilfsschieber 22 in seine Ausgangslage zurückgekehrt, so besteht auf der Stirnfläche des Bundes 78 des Hauptsteuerschiebers ein Druck nach links. Wenn daraufhin eine entlang der Welle 48 aufgebrachte Kraft wiederum eine Linksdrehung der Welle 40 bewirkt, so findet der oben beschriebene Arbeitsablauf wiederum statt, und der Hauptsteuerschieber 72 wird in eine noch weiter links befindliche Stellung bewegt. Dies bewirkt, daß ein größerer Teil der Durchgangskanäle 105 und 107 freiliegt, mit der Folge, daß eine größere Geschwindigkeit des Druckmittelflusses zum Verbraucher auftritt.

Die Umkehrung der oben beschriebenen Vorgänge findet statt, wenn die entlang der Welle 48 übertragenen Kräfte bewirken, daß die Welle 40 in Uhrzeigerrichtung gedreht und der Hilfsschieber 22 in Fig. 1 nach rechts bewegt wird. Bei jeder Bewegung des Hilfsschiebers 22 nach rechts ist die Stirnfläche des Bundes 78 dem Rücklauf druck ausgesetzt; da das Druckmittel gegen den Bund 74 am linken Ende wirkt, wird der Hauptsteuer schieber 72 nach rechts bewegt. Würde, wie zuvor beschrieben, der Hauptsteuerschieher 72 zuerst nach links bewegt, so bewirken nachfolgende Bewegungen desselben nach rechts einen immer weiter abnehmenden Druckmittelfluß in den Anschlüssen 123 und 121. Bei weiteren Bewegungen des Hauptsteuerschiebers nach rechts findet ein umgekehrter Druckmittelfluß zum Verbraucher statt.

Werden keine elektrischen Signale geliefert, um die Betätigung des Hilfsschiebers 22 zu bewirken, und befinden sich der Steuerschieber 64 und der Hauptsteuerschieber 72 in ihrer in Fig. 1 veranschaulichten Ausgangslage, so verursacht eine Längsbewegung des Steuerschiebers 64 durch äußere Betätigung der Stange 66 entweder von Hand oder automatisch einen Druckmittelfluß, dessen Richtung und Betrag von ihrem Hub abhängt. Wird der Steuerschieber 64 über die in Fig. 1 veranschaulichte Lage hinaus nach links bewegt, so fließt den Abschnitt 84 umgebendes Druckmittel durch den Anschluß 121 zum Verbraucher, und der Anschluß 123 führt zurückströmendes druckloses Druckmittel.

Der umgekehrte Fluß tritt auf, wenn der Steuerschieber 64 nach rechts über die in Fig. 1 veranschaulichte Lage hinaus bewegt wird.

Es sei bemerkt, daß der Druckmittelfluß durch die Anschlüsse 121, 123 in Abhängigkeit von der Bewegung des Steuerschiebers 64 dem Fluß, der auf die Bewegung des Hauptsteuerschiebers 72 hin auftritt, entgegengesetzt ist. Werden sowohl der Hauptsteuerschieber als auch der Steuerschieber 64 bewegt, so entspricht der gesamte Druckmittelfluß durch die Anschlüsse der algebraischen Summe der Bewegungen dieser Schieber. Werden die Steuerschieber in entgegengesetzten Richtungen bewegt, dann liegt die Richtung des Druckmittelflusses in einer Richtung, wie wenn nur einer der Steuerschieber bewegt würde; jedoch entspricht die Größe eines solchen Druckmittelflusses den kombinierten Hüben der beiden Steuerschieber.

Wenn der Hauptsteuer- und der Steuerschieber in derselben Richtung um dieselbe Strecke bewegt wird, so tritt keine resultierende Änderung im Druckmittelfluß auf. Unterscheiden sich die Strecken, so findet ein Fluß in einer Richtung statt, die davon abhängt, ob die Durchgangskanäle 105, 107 des Steuerschiebers 64 sich rechts oder links von den Bunden 74, 76 des Hauptsteuerschiebers 72 befinden.

Ein Verbraucher kann bei dieser Steuerung daher automatisch unter elektrischen Eingangssignalen arbeiten, jedoch ist jederzeit eine Steuerung von Hand möglich, daher kann die Handsteuerung als Übersteuerung verwendet werden. Solche Handsteuerungen sind in vielen Anwendungen wichtig. Typische Beispiele hierfür finden sich bei der Steuerung der Lage hydraulisch betätigter Fahrstühle oder Lastaufzüge und bei der Steuerung der Lage einer hydraulisch betätigten Steuerfläche in einem Flugzeug.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Steuerung mit einem Hauptsteuerschieber und einem Hilfsschieber, der vorzugsweise elektrisch oder elektromotorisch betätigt wird, gekennzeichnet durch einen weiteren, vorzugsweise mechanisch betätigten Steuerschieber (64), dessen Durchgangskanäle (105, 106, 107, 108 und 109) mit den Kanälen des Hauptsteuerschiebers (72) derart in Verbindung stehen, daß die Steuerung des Verbrauchers in Abhängigkeit von den Stellungen des Hauptsteuerschiebers (72) und/oder des zweiten Steuerschiebers (64) erfolgt.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Steuerschieber (64) die Form einer Buchse hat, die den Hauptsteuerschieber (72) konzentrisch umgibt.

3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschieber (22), der Hauptsteuerschieber (72) und der zweite Steuerschieber (64) in einem gemeinsamen Gehäuse (10) untergebracht sind.

4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptsteuerschieber (72) und der zweite Steuerschieber (64) parallel geschaltet sind.

5. Steuerung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptsteuerschieber (72) Bunde (74, 76, 78) aufweist, die mit den Durchgangskanälen (105, 106, 107, 108 und 109) im zweiten Steuerschieber (64) zusammenwirken.

6. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptstetierschieber (72) über mechanische Verbindungsmittel (36, 88; mit dem Hilfsschieber (22) verbunden ist und den Hilfsschieber (22) bei Verschiebung unabhängig vom zweiten Steuerschieber (64) wieder in seine Ausgangslage zurückführt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 314 523, 720188, 906, 802 298, 882 875;

deutsche Patentanmeldung B 14753 XII/47g (bekanntgemacht am 10. 9. 1953);

französische Patentschrift Nr. 965 740: USA.-Patentschriften Nr. 2 373 654, 2 694 544.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen